Node Cluster

众所周知，Nodejs是单线程运行的，这也是它经常被吐槽的一个点。针对这个点，Node推出了Cluster这个模块，用于创建多进程的Node应用。

基础使用

Cluster的基本使用方法就是cluster.fork()，这样就能直接创建一个新的进程。进程使用有完全独立的数据空间，堆栈等。这个时候我们就有疑问了，既然是这个效果，那么我们为什么不自己fork呢？

Cluster不仅仅是fork出一个进程而已，它还帮我们管理了子进程，有通信机制，还有负载均衡等等功能，这些功能要自己实现的话，需要花费大量的工作量。

并且提一点，Cluster并不是fork的越多越好，Cluster是为了让Node利用起CPU的多核而设计的，所以Cluster fork的数量最好不要超过CPU的核数：

let cpus = require("os").cpus().length;

for (let i = 0; i < cpus; i++) {
    cluster.fork()
}

上面的代码就是创建和CPU核数相同数量的Cluster，但是这个时候子进程并没有业务处理，稍微加工一下上面的代码，就能有更多的业务了：

let cluster = require('cluster');
let http = require('http');
let numCPUs = require("os").cpus().length;

if (cluster.isMaster) {
    for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
        cluster.fork();
    }
} else {
    http.createServer(function(req, res) {
        res.writeHead(200);
        res.end('process ' + process.pid + ' says hello!');
    }).listen(8000);
}

我们创建了多个web服务器实例，并且共用了8000这一个端口，在访问的接口的时候，Cluster会用自己的负载均衡算法，将请求交给子进程处理。

优点

最简单也是大家都能想到的一点，通过利用多核，Node的性能进一步的提高，这是一个对比的表格：

同时连接数	1	2	4	8	16
单进程	654	711	783	776	754
8进程	594	1198	2110	3010	3024

数据来自这里

还有一个显而易见的好处，就是可以做到零崩溃时间。因为在Cluster中的某个worker崩溃的时候，可以在Cluster的master中检测到，然后重启一个新的worker：

cluster.on('exit', function(worker, code, signal) {
    console.log('Worker ' + worker.process.pid + ' died with code: ' + code + ', and signal: ' + signal);
    console.log('Starting a new worker');
    cluster.fork();
});

改造量

单纯的评估改造量，要从代码写法和业务的角度来衡量，所以没办法统一评估。但我在这提到改造量，就是有其他的简洁改造方法。那就是PM2这个库。

PM2能够做到仅仅配置，而不需要改动我们的代码，就帮我们实现多进程启动。

安装了PM2之后，将启动程序的命令改为：pm2 start app.js -i 8，这样PM2就能用上CPU的8个核来跑我们的Node应用。PM2还有很多方便的命令，我就不一一介绍了，感兴趣的可以去这里了解。

那么，既然我们能直接使用PM2来直接实现多进程，还需要Cluster干什么呢？

疑问

因为PM2是不侵入我们的代码的，如果我们的业务需求有特殊性，就不能使用PM2了。

最典型的，就是有状态服务。

许多带有session的简单Node应用，在PM2的负载均衡下，很有可能出现session丢失的情况。还有一些socket应用，需要加入同一个房间，在同一个房间内存中共享了数据。这些应用都不能使用PM2，那么就需要我们自己使用Cluster来进行处理了。

总结

Cluster能给Node带来性能上很大的提升，让Node以前让人诟病的单线程也得到解决了。同时，Cluster的多核利用，也能让我们发挥想象力，把它用在其他地方，比如编译打包，比如大数据处理等，以后也许能写出更好用的库。